Когда мир засыпает: Тайная жизнь природы под снегом

Когда мир засыпает: Тайная жизнь природы под снегом

Александр Громов

Перед первым снегом: как природа готовится к зиме

Вечером перед первым снегом земля еще темная и открытая. Под ногами пружинит влажная листва, в лужах отражается низкое небо, а воздух пахнет холодом — не самим снегом, конечно, а сырой корой, грибами и остывающей почвой. На телефоне уже есть прогноз: ночью температура упадет, утром возможны снежинки. Лес ничего о прогнозе не знает. И все же он не застигнут врасплох.

На березах пожелтевшие листья держатся уже не так крепко, как месяц назад. На ели темнеют зрелые шишки; у некоторых разошлись чешуи, и ветер высыпал из них крылатые семена. На земле видны раскрошенные скорлупки орехов — кто-то ел здесь недавно, а часть запасов, возможно, унесена в укромное место. Под корой, в сухом стебле, под мхом или в опавшей листве устраиваются на долгий срок насекомые. На поляне птицы держатся стаей, быстро перекликаются и исчезают в кустах.

В одной точке леса эти события легко принять за суету перед внезапной бедой. Но присмотритесь: у каждого вида свой календарь, а у каждой перемены — собственный механизм. Для одних зима означает перелет на юг, для других — запас еды, для третьих — неподвижность, укрытие или переход в состояние покоя. Снег лишь сделает перемены заметнее. Начались они гораздо раньше.

Сезонный сигнал — не прогноз погоды

Наиболее надежный календарный сигнал для многих организмов — продолжительность дня. Осенью светлая часть суток сокращается, а ночь растет. Это изменение повторяется год за годом и не зависит от того, пришли ли в конкретном октябре ранние заморозки или затянулось тепло. Растения и животные воспринимают длину дня разными способами: светочувствительные системы запускают цепочки внутренних реакций, меняющих рост, обмен веществ и поведение.

Температура тоже важна, но действует иначе. Она может ускорить или замедлить сезонные процессы, а резкое похолодание — проверить, насколько организм уже подготовлен. Теплая осень не всегда отменяет реакцию на короткий день, а ранний мороз не всегда оставляет достаточно времени для постепенного закаливания. Поэтому сезонная подготовка — не точное предсказание погоды, а набор ответов на сигналы, которые обычно предшествуют зиме.

Эти ответы возникают не одновременно. У одних деревьев почки будущего года заложены еще летом. Многие перелетные птицы начинают менять поведение и запасать энергию до устойчивых холодов. Насекомые могут перейти в диапаузу — особое состояние с замедленным развитием, — задолго до того, как землю накроет снег. А некоторые млекопитающие продолжают активно кормиться, пока позволяет доступность пищи.

Иными словами, у природы нет общей кнопки «зима». Есть множество внутренних часов, и они идут с разной скоростью.

Что меняется у растений

Первое, что замечает глаз, — листья. Их осенняя окраска начинается не просто потому, что «дерево мерзнет». По мере сокращения дня у многих лиственных растений меняется работа листа: хлорофилл разрушается, и проступают желтые и оранжевые пигменты, которые были в ткани и раньше. Красные оттенки у некоторых видов связаны с образованием антоцианов; на их появление влияют особенности растения, освещение и температура.

Перед опаданием листа дерево не просто теряет его. Оно возвращает часть ценных веществ: азот, фосфор и другие соединения перемещаются из листовой пластинки в ветви, ствол и корни. У основания черешка формируется отделительный слой. Когда связь ослабевает, лист отделяется — и дерево сокращает площадь, с которой испарялась вода. Зимой замерзшая почва затрудняет поглощение влаги, а сухой холодный ветер продолжает ее уносить. Сброс листьев помогает пережить это несоответствие.

При этом подготовка к зиме началась гораздо раньше, чем пожелтение кроны. На концах ветвей уже сформированы почки — компактные зачатки будущих листьев и побегов, часто защищенные плотными чешуями. Рассмотрите ветку, не отламывая ее: у сирени, березы, клена и липы почки отличаются формой, расположением и размером. Если вернуться к тому же дереву весной, станет ясно, что в зимнем силуэте уже заключено начало следующего сезона.

Деревья и кустарники постепенно повышают устойчивость тканей к холоду. Меняются состав клеточных соков и состояние клеточных мембран; накапливаются растворимые сахара и другие вещества, помогающие переносить промерзание. Но степень этой защиты зависит от вида и от того, насколько постепенно наступили холода. Резкий мороз после долгого тепла может повредить ткани, которые не успели закалиться.

Хвойные деревья тоже не стоят на месте. Их иглы защищены плотной поверхностью, а обмен веществ зимой замедляется, но не прекращается мгновенно. У разных видов хвои свои способы снижать потерю воды и переносить мороз. В теплый солнечный день зимой некоторые хвойные продолжают фотосинтезировать, хотя и медленнее, чем летом.

На земле осенью заметны плоды и семена: рябиновые гроздья, орехи, желуди, сухие коробочки трав. Для растений это способ расселения, для животных — источник энергии, а для наблюдателя — подсказка о том, кто может появиться поблизости. Семена не все прорастают сразу: одним для прорастания требуется холодный период, другие сохраняются в почве или под опавшей листвой. Сроки созревания и урожайность меняются от года к году, а у отдельных древесных видов бывают особенно обильные годы плодоношения.

Птицы, насекомые и звери: разные стратегии одного сезона

Птицы показывают, что осенняя подготовка может выглядеть не как укрытие, а как перемещение. Многие перелетные виды отправляются в путь задолго до устойчивого снега. На сроки влияют внутренние сезонные ритмы и длина дня, но погода, наличие корма и особенности популяции тоже имеют значение. Две птицы одного вида не обязательно покинут место в один день.

У оседлых видов меняется распорядок. Синицы и другие мелкие птицы могут собираться в смешанные стаи, вместе обследуя деревья и кустарники. Поползни и некоторые врановые делают запасы в укромных местах. Другие птицы запасов не делают и просто чаще кормятся там, где еще доступны семена и насекомые. Поэтому увидеть стайку у кормушки — не значит, что птицы уже «решили перезимовать» именно здесь; это только один фрагмент поведения, который стоит сопоставить с другими наблюдениями.

Для беспозвоночных зима тоже не означает единого исхода. Одни виды переживают ее в виде яиц, другие — личинок или куколок, третьи остаются взрослыми особями. Некоторые впадают в диапаузу, некоторые уходят в почву, прячутся в трещинах коры, под камнями, в сухих стеблях. Садовая божья коровка, найденная на стене дома, и бабочка, зимующая в укрытии, могут быть представителями совершенно разных стратегий. Не всякое насекомое, оказавшееся на виду в холодный день, «ищет дом»: часть просто перемещается, часть реагирует на краткое потепление.

У млекопитающих подготовка бывает особенно заметной по следам. Белка грызет шишку, оставляя на пне чешуйки; мышевидные грызуны прокладывают ходы под травой и переносят корм; некоторые виды делают запасы в норах или тайниках. Для зимовки важен не только объем запасов, но и возможность их найти, поэтому зверь может пользоваться множеством небольших укрытий.

Не стоит, однако, считать всех животных, проводящих зиму в покое, одинаковыми «спящими». У летучих мышей бывает настоящая зимняя спячка с сильным снижением температуры тела и обмена веществ. У некоторых грызунов периоды торпора — кратковременного понижения активности и температуры — чередуются с пробуждениями. Зимняя малоподвижность у медведя устроена иначе, чем спячка у летучей мыши. А заяц, лисица или лось остаются активными, хотя меняют питание, шерстный покров и маршруты.

Здесь полезно отделять видимый признак от объяснения. Раскрошенная шишка — наблюдение; предположение о том, кто ее обрабатывал и зачем, — толкование. Чем внимательнее мы различаем эти два уровня, тем меньше приписываем лесу человеческие намерения и тем больше замечаем реальных закономерностей.

Осенний маршрут «Пять признаков подготовки»

Этот маршрут можно пройти во дворе, в парке или ближайшем лесу. Выберите участок длиной примерно от трехсот метров до километра и возвращайтесь туда раз в неделю в течение месяца. Идите без спешки, стараясь смотреть не только вперед, но и на уровне ветвей, земли и стволов. Записывайте дату, примерную температуру, осадки и то, что действительно увидели.

Признак

Где смотреть

Что записать

Почки и кора

Ветви кустарников и деревьев, стволы

Появились ли чешуйчатые почки, как меняется листопад, есть ли трещины или следы на коре

Семена и плоды

Под кронами, на кустах и травянистых растениях

Что созрело, что осталось на ветках, какие семена лежат на земле

Следы кормовой активности

Пни, шишки, орехи, почва, снег или грязь

Скорлупки, объеденные плоды, раскопанная земля, отпечатки лап

Возможные укрытия

Кучки листьев, сухие стебли, валежник, щели

Где есть сухие защищенные места, не нарушая их покой

Поведение птиц

Кроны, опушки, кусты, открытые поляны

Держатся ли птицы стаями, чем кормятся, слышны ли перелетные виды

Первый признак — почки и кора. Выберите два-три растения и наблюдайте за ними постоянно. На одной и той же ветке отмечайте, сколько листьев осталось, видны ли почки, меняется ли окраска коры. Не нужно снимать кору или ломать ветви: многие отличительные признаки доступны без прикосновения. Важно сравнивать растения одного вида: листопад у березы и у дуба может идти в разные сроки.

Второй — семена и плоды. Посмотрите, какие ресурсы доступны животным и как быстро они исчезают. Если на кусте было много ягод, а через неделю осталось мало, это может быть связано с кормлением птиц, но мог повлиять и ветер. Различайте факт и гипотезу: «ягод стало меньше» — факт; «их съели дрозды» — объяснение, которое требует дополнительных признаков.

Третий — следы кормовой активности. Ищите не только видимые запасы, но и остатки еды: чешуйки шишек, скорлупу, надкушенные плоды, небольшие ямки в земле. По одному следу редко можно уверенно определить животное. Лучше сфотографировать его рядом с линейкой или другим предметом известного размера и позже свериться с полевым определителем. Ничего не разбирайте и не выкапывайте: так легко разрушить настоящее укрытие.

Четвертый — места зимнего укрытия. Заметьте, где сохраняется сухая листва, есть полости в старом дереве, плотные куртины травы или валежник. Это не приглашение заглянуть внутрь. В щели может находиться насекомое или небольшое животное, а разрушенный слой листьев теряет теплоизоляцию и влагу. Наблюдайте снаружи, не переворачивая камни, бревна и кору.

Пятый — птицы. Послушайте и посмотрите, кто кормится в разных частях участка. Сравните поведение в тихий теплый день и после похолодания. Стая, кормящаяся на краю леса, может оказаться смешанной; одиночная птица, напротив, не обязательно готовится к перелету. Записывайте состав и поведение, а не вывод «все улетели» или «все остались». Даже короткие заметки через неделю становятся полезными, если сделаны на одном маршруте.

В конце каждой прогулки ответьте на три вопроса: что изменилось с прошлого раза; какой сигнал мог повлиять на это изменение; какие еще объяснения возможны? Такая запись помогает не принимать единичное событие за общее правило. Сроки подготовки зависят от вида, региона и особенностей года. На одном склоне снег может лечь раньше, чем в соседней долине; рядом с городом тепло задерживается дольше, чем в открытом лесу. Даже в пределах одного вида отдельные особи могут реагировать неодинаково.

Зима начинается раньше снега

Первый снег меняет видимый облик леса, но не запускает зиму с нуля. К его появлению часть листьев уже опала, почки защищены чешуями, семена рассеяны, запасы сделаны, а животные выбрали разные способы пережить холодный период. Другие изменения будут продолжаться и после снегопада: одни виды еще мигрируют, другие закаливаются, третьи будут ждать подходящего тепла под корой или в почве.

Пройдите один и тот же маршрут несколько раз, и внезапность первого снега постепенно исчезнет. Вместо единственного рубежа откроется цепочка наблюдаемых перемен: короче день, меньше листьев, больше зрелых семян, иные птичьи стаи, следы кормления, укрытия, становящиеся заметными на пустеющей земле. Это не единый сигнал тревоги, а множество сезонных реакций — каждая со своим темпом и своей причиной.

А когда снег все-таки выпадет, он не просто скроет землю. Между снежинками останутся воздушные прослойки, а под покровом продолжится жизнь, почти невидимая с поверхности. Чтобы понять, как снег меняет условия для всего, что осталось в лесу, в следующей главе мы заглянем внутрь снежного покрова — к его слоям, воздуху, свету и теплу.

Снежный покров изнутри: слои, воздух, свет и тепло

В полдень метель срывает с елей снег, хлещет по открытым полям и заметает следы за несколько минут. Но стоит опустить взгляд к самой земле — и обнаружится другой мир. Под рыхлым белым покровом не гуляет ветер. Там не так резко меняется температура, а между снегом и почвой остаются щели, ходы, стебли, прижатые к земле листья. Сверху зима шумит и торопится; внизу она будто говорит вполголоса.

Кажется, что снег — просто холодная белая крышка. Но если копнуть в сторону, а не просто посмотреть сверху, обнаружится целая конструкция: рыхлые прослойки, уплотнённые пласты, порой хрупкая ледяная корка и нижняя граница, где снег встречается с почвой. Эта конструкция меняется после каждого снегопада, оттепели и порыва ветра. Она может укрыть живое от мороза — или, если стала слишком плотной и тяжёлой, осложнить ему жизнь.

Чтобы понять, что происходит под снегом, придётся расследовать не белизну, а устройство покрова.

Снег, который помнит погоду

Первый снег часто похож на россыпь мелких звёзд. Кристаллы пушистые, неровные, между ними много пустот. Такой снег легко проминается под сапогом и шуршит при ходьбе. Затем приходят ветер и новые осадки. Ветер сдувает снег с открытого места, переносит его за изгородь или в овраг и укладывает там плотнее. Следующий снегопад накрывает прежний слой, словно новая страница ложится на уже написанную.

Оттепель тоже оставляет отметки. Часть снега тает, вода просачивается вниз и замерзает, когда температура вновь падает. В толще появляется корка — тонкий твёрдый пласт, который может хрустнуть под ногой. Если оттепели и заморозки повторяются, слои становятся всё менее похожими на воздушную россыпь и всё больше — на слоёный пирог с тонкими ледяными прослойками.

Поэтому снежный покров — не единый материал с одинаковыми свойствами. Его можно сравнить с книгой погоды, где каждый пласт хранит следы своего времени: одни кристаллы легли тихой ночью, другие слежались под ветром, третьи успели подтаять и снова замёрзнуть.

Набросать такой профиль поможет простая таблица наблюдений.

Зона профиля

Что можно увидеть

О чём спросить себя

Поверхность

Пухлый снег, наст, ветровые гребни, следы

Снег свежий или успел слежаться? Как его менял ветер?

Внутренние слои

Различия в цвете и плотности, рыхлые пласты, корки

Где снег мягче, а где плотнее? Есть ли между слоями твёрдая прослойка?

Нижняя граница

Снег соприкасается с почвой, травой, опавшими листьями

Есть ли небольшие пустоты? Насколько слой у земли отличается от верхнего?

Вся толща

Общая глубина и её изменение после непогоды

Стало ли снега больше? Он прибавил в высоте или осел?

Это не лабораторная классификация и не попытка угадать по виду точный возраст каждого пласта. Цель проще: увидеть, что именно лежит между ветром и землёй.

Воздух — невидимый строитель

Главная тайна снежного утепления — не холодные кристаллы сами по себе, а воздух, удержанный между ними. В рыхлом снегу множество маленьких воздушных промежутков. Воздух плохо проводит тепло, поэтому снег замедляет уход тепла от земли. Это не печка и не источник тепла: покров скорее похож на зимнее одеяло, которое удерживает часть тепла, уже накопленного почвой.

Когда снег лёгкий, а слой достаточно глубокий, температура у земли обычно меняется медленнее, чем на открытой поверхности. Холодный воздух может обжигать верхний наст, но внизу его влияние ослаблено. Почва отдаёт тепло постепенно, а снег тормозит его потерю. Благодаря этому под снегом условия нередко оказываются стабильнее, чем над ним.

Однако правило «чем рыхлее и пушистее, тем лучше всегда» не работает без оговорок. Слишком тонкий слой плохо защищает независимо от своей мягкости. А плотный снег проводит тепло быстрее рыхлого: в нём меньше воздушных пустот, больше тесных контактов между ледяными кристаллами. Ветер способен за короткое время превратить лёгкий снег в жёсткий наст. В результате одинаковая глубина покрова может означать разную степень защиты.

Важен и момент, когда снег лёг. Если землю накрыло рано и покров постепенно нарастал, он может смягчить зимние колебания температуры. Если сильный мороз долго стоял по голой земле, поздний снег не отменит уже произошедшего охлаждения. Снег меняет ход дальнейшего теплообмена, но не способен повернуть время вспять.

Что происходит у нижней границы

Самое интересное место часто находится не посередине сугроба, а там, где он касается почвы. Этот тонкий рубеж называют под снегом, или под снеговой толщей, а пространство между нижней поверхностью покрова и землёй иногда описывают как под снегом существующий микромир. Снег не всегда лежит на почве сплошным пластом: у основания травинок, возле листьев и корней могут сохраняться небольшие пустоты.

Для некоторых мелких животных эти полости и ходы становятся дорогами и укрытиями. Там могут перемещаться полёвки и другие мелкие млекопитающие, а в почве и под растительными остатками продолжают жить беспозвоночные. Укрытие от ветра и резких температурных скачков особенно важно для существ, чьё тело мало и быстро теряет тепло. Но не следует представлять, будто под каждым сугробом непременно кипит скрытая жизнь: видовой состав зависит от места, глубины снега, свойств почвы и погоды.

Для растений снежный покров тоже неоднозначен. Он может защищать низкие побеги от иссушающего ветра и экстремального холода. Но тяжёлый мокрый снег ломает ветви, прижимает траву, а лёд мешает некоторым организмам добраться до воздуха или перемещаться. Снег одновременно служит укрытием и нагрузкой.

Есть ещё одна тонкость: температура под снегом не обязана быть около нуля. При устойчивых морозах почва под глубоким покровом может оставаться холодной, но охлаждается обычно медленнее, чем открытая. Если снега мало, он плотный или лёг очень поздно, защита будет слабее. Поэтому правильнее говорить не «под снегом тепло», а «под снегом часто меньше резких перемен».

Видит ли что-нибудь под снегом

Снег кажется непрозрачным, потому что почти весь падающий на него свет отражается или рассеивается. Но он не всегда полностью блокирует солнечные лучи. Свет проникает в толщу и рассеивается на границах ледяных кристаллов и воздушных промежутков. Часть его поглощается, часть возвращается наружу, часть проходит глубже — в разной степени.

Сколько света достигнет нижних слоёв, зависит от глубины и плотности покрова, размера кристаллов, наличия ледяной корки, влажности и примесей. Свежий рыхлый снег рассеивает свет одним образом, влажный слежавшийся — другим. Тонкий слой может пропускать больше света, чем глубокий; загрязнённый снег нередко поглощает солнечную энергию активнее чистого. Поэтому белая поверхность не означает абсолютной темноты под ней, но и не обещает яркого освещения у земли.

В ясный день верх снега может сильно нагреваться на солнце, тогда как глубина остаётся холодной. Это ещё один пример того, почему нельзя судить обо всём покрове по его поверхности. Для некоторых организмов рассеянный свет имеет значение, однако под толстым снегом его обычно недостаточно для активного роста большинства растений. Зимой важнее не воображаемое солнечное сияние в подземном зале, а сочетание температуры, влаги, воздуха и укрытия.

Когда одеяло превращается в корку

Представим, что после нескольких снегопадов установилась оттепель. Снег осел и намок. Затем ударил мороз. Вода между кристаллами замёрзла, и наверху образовался прочный наст. Для человека он может оказаться удобной дорогой, для зверька — препятствием: пробираться сквозь твёрдую крышу труднее, чем через рыхлый слой. Корка способна перекрыть некоторые ходы, изменить доступ воздуха и повлиять на обмен влаги.

Но и здесь нет единственного результата для всех мест и видов. Наст может быть тонким и легко ломаться или превратиться в толстый ледяной пласт. Под ним могут сохраниться воздушные промежутки — или они будут сплющены. Дождь по снегу и последующее замерзание способны резко изменить устройство покрова, тогда как тихое похолодание без оттепели оставляет его более пористым.

Плотная корка не делает весь снежный покров герметичным колпаком: снег остаётся пористым, а условия зависят от толщины и непрерывности ледяного слоя. Но она может затруднить перемещение животных и газообмен, особенно если лёд образовался на большой площади. Для полевых наблюдений это повод отметить корку отдельно, а не записать снег одним словом: «плотный».

Небольшое полевое расследование

Изучить профиль можно без сложного оборудования. Понадобятся линейка или складной метр, блокнот, а при желании — термометр с выносным датчиком. Главное условие — выбрать место, где наблюдение не потревожит укрытие животных и не растопчет ненарушенный участок.

1. Выберите безопасный край. Подойдёт край дорожки, двор или снеговой вал, который уже был нарушен уборкой. Не копайте возле нор, кустов, поваленных стволов, густой травы и мест, где видны многочисленные следы. В природной зоне можно ограничиться измерением глубины и осмотром уже существующего среза.

2. Начните с поверхности. Запишите дату, погоду и вид снега: рыхлый, слежавшийся, мокрый, настовый. Осмотрите следы ветра и отметьте, есть ли корка.

3. Измерьте глубину. Если снег глубокий, достаточно ввести линейку вертикально в одном безопасном месте. Не ходите по участку, который хотите сравнить: утоптанный снег становится плотнее и уже не показывает исходное состояние.

4. Посмотрите на слои. Если место уже открыто сбоку, изучите срез. Если для наблюдения необходимо сделать небольшой профиль, ограничьтесь узкой стенкой в уже нарушенном месте, не снимайте дерн и сразу верните снег на место. Не выкапывайте почву и не продолжайте наблюдение там, где обнаружились следы убежища.

5. Сравните верх и низ. Отметьте, где снег рыхлее, где плотнее, есть ли граница между слоями. Термометром можно измерить температуру в верхнем слое и у нижней границы, не прижимая датчик к земле. Одного замера недостаточно для вывода, но повторные наблюдения покажут разницу лучше.

6. Вернитесь после перемены погоды. После снегопада, ветра, оттепели или мороза вновь измерьте глубину и сравните профиль. Особенно интересен переход от рыхлого снега к насту: он показывает, как быстро погода перестраивает среду.

Записи можно сделать в простой таблице.

Дата и погода

Глубина

Поверхность

Слои внутри

Замечания

Например, после снегопада

Измерение

Рыхлая или ветровая

Видны или не видны

Следы, корка, оттепель

Смысл опыта не в том, чтобы получить универсальную цифру, которая объяснит поведение всех зимующих организмов. Важно научиться связывать наблюдения: после ветра снег стал плотнее; после оттепели появилась корка; глубина выросла, но слой осел; под поверхностью условия, вероятно, стабильнее, чем на открытом воздухе. Так погода перестаёт быть фоном и становится причиной изменений в среде.

Одеяло с оговорками

Снежный покров защищает не одинаково и не всегда. Его глубина имеет значение, но столь же важны плотность, слоистость, влажность и история погоды. Рыхлая толща удерживает много воздуха; уплотнение меняет её теплоизоляционные свойства; оттепели и замерзания создают корки; свет постепенно ослабевает по мере движения сквозь слои. У самой земли покров может сглаживать перепады температуры, но не отменяет мороз и не обещает безопасности каждому живому существу.